漫談時(shí)間

Ｍｏｎｉｃａ　Ｍａｒｅｌｌｉ

時(shí)間對于住在一樓的人來說比住在頂層的人過得慢，盡管它不足以使里面的人長壽。要想使一個(gè)人變得年輕些，只需乘坐一架普通的飛機(jī)做一次環(huán)球旅行就可以了。這是時(shí)間效應(yīng)對所有的人都相同的一個(gè)令人難以置信的結(jié)果：時(shí)間可以延長，也可以縮短，這取決于空間、重力和速度。本文將帶領(lǐng)讀者去探索時(shí)問這個(gè)外表看起來很親近，但是又很神秘的尺度。

一、時(shí)間究竟是什么?

1000多年來，人們一直都在尋找這個(gè)問題的答案。比如，在古希臘，時(shí)間的定義問題對哲學(xué)家的困擾甚于對數(shù)學(xué)家的困擾。在伽利略的偉大發(fā)現(xiàn)之后，牛頓把時(shí)間最終定義為數(shù)學(xué)上的量。但是，這位偉大的英國科學(xué)家認(rèn)為，時(shí)間是一個(gè)被神秘氣息所覆蓋著的客體，因?yàn)闀r(shí)間獨(dú)立于任何物體，在一切之上，是絕對的。

愛因斯坦認(rèn)為，時(shí)間一點(diǎn)也不像大自然里的一條“自由自在的狗”，而是一個(gè)實(shí)實(shí)在在的尺度。即使在今天，我們?nèi)匀徊荒芟穸x任何一個(gè)實(shí)際的事物那樣給時(shí)間下一個(gè)定義。我們可以度量時(shí)間，但不知道時(shí)間是什么，并且還把“時(shí)間”掛在墻上或者戴在手腕上。根據(jù)愛因斯坦的相對論，我們知道時(shí)間可以延長或縮短。這就是物理學(xué)家為什么把時(shí)間簡單地用作確立事件的序列，并且用時(shí)間標(biāo)記它們，如人的生日或食品的保質(zhì)期等。

二、時(shí)間是像河流一樣流動(dòng)，還是有間斷地接替?

目前，沒有一種理論或者一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蜃C實(shí)時(shí)間是以連續(xù)的方式流動(dòng)，還是像一部電影里的每格畫面給人一種連續(xù)的印象，即有間斷地接替。對時(shí)間的連續(xù)性或間斷性的研究還涉及另外一個(gè)問題，即時(shí)間到底有沒有開端?對此，至今還沒有確切的答案。因?yàn)橹拇蟊ɡ碚撜J(rèn)為“時(shí)間—空間”有一個(gè)開始；另外一些科學(xué)家則指出，“時(shí)間”尺度沒有一個(gè)瞬間的開始，這是不必要的。這樣事情就復(fù)雜了。因?yàn)楦鶕?jù)量子力學(xué)的原理，比所謂的普朗克時(shí)間小的時(shí)間間隔是不可探知的。普朗克時(shí)間單位在秒數(shù)量級，所以在一個(gè)非常短的時(shí)間內(nèi)是不可能計(jì)算出新生的宇宙狀態(tài)的?？傊同F(xiàn)在的理論來看，有關(guān)宇宙的第一聲啼哭將永遠(yuǎn)是個(gè)未知數(shù)。

現(xiàn)在我們回到時(shí)問的“連貫性”上來。奇怪的是它能夠以連續(xù)或間斷的方式流動(dòng)，但最小的、可計(jì)算的時(shí)間間隔則與“普朗克時(shí)間”一樣?？傊?，時(shí)間是一條連續(xù)的帶子，而物理學(xué)家把它當(dāng)作一條環(huán)環(huán)相扣的、不連續(xù)的項(xiàng)鏈。

三、對于所有人來說，時(shí)間是以同一種方式流逝嗎?

愛因斯坦的理論表明答案是否定的。實(shí)際上同空間一樣，時(shí)間也是相對的。相對是什么意思呢?即為了完整地而不是模棱兩可地描述一個(gè)事件，那么這個(gè)事件就應(yīng)該被放在一個(gè)參照系里。例如，如果我與某人在路的盡頭約會(huì)。那么“盡頭”對另外一個(gè)人來說可能恰好是路的開端。如果我加上“在路盡頭后面的廣場”，那么這個(gè)“約會(huì)事件”就準(zhǔn)確了。帶有時(shí)間因素的事情也是如此。如果我說10年過去了。那么我就必須指出，是與哪個(gè)參照系相比過去了10年。很明顯，在每天的生活里沒有必要拘泥于細(xì)節(jié)。但是誰又知道將來我們會(huì)不會(huì)組織星際旅行或者與外星人交流呢?到那時(shí)，時(shí)間間隔就不再這么簡單了，我們就會(huì)感到時(shí)間的相對性了。

四、如果時(shí)間是一個(gè)尺度，那么為什么不能像在空間中一樣前進(jìn)和后退呢?

在將來和過去的時(shí)間中旅行都屬于科學(xué)幻想。正如奧地利數(shù)學(xué)家?guī)鞝柼亍じ璧聽栐?949年所證實(shí)的一樣，在過去的時(shí)間里旅行是不被物理學(xué)的法則所禁止的，然而條件是非常特殊的：宇宙要能夠轉(zhuǎn)動(dòng)(這在現(xiàn)實(shí)中是不可能發(fā)生的)，并且時(shí)間的追求者必須以大于光速71％的速度移動(dòng)?？傊?，菜譜是有了，但是沒有配料。正如物理學(xué)家斯蒂芬·霍金所認(rèn)為的那樣，這可能是自然保護(hù)自己的一種方式，同時(shí)阻止時(shí)間旅行就會(huì)避免可能帶來的悖論，例如會(huì)和自己相遇或者是改變歷史一類的現(xiàn)象。

五、黑洞是否真的是時(shí)間機(jī)器呢?

黑洞所提供的可能性之一是，在通過了一個(gè)時(shí)空隧道后落入它們之中，并且重新出現(xiàn)在過去。隧道是什么?有各種各樣的假設(shè)，從抗重力到宇宙更替等。雖然假設(shè)眾多，但沒有一個(gè)是可行的。只需想一想黑洞超強(qiáng)的引力就夠了：時(shí)間就像一根皮筋，最后被拉長，而在這種情況下要想活著出來是毫無希望的。

時(shí)間是一個(gè)永久的話題，人們?nèi)栽诓粩嗟靥剿骱蛧L試其他的方法。

摘自《科學(xué)世界》，本刊責(zé)任編校陳菁菁